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溫濕度試驗箱怎么選擇
1、容積的選擇
將被試產品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環(huán)境箱進行試驗時,為了保證被試產品周圍氣氛能滿足試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件,氣候箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規(guī)定:
a) 被試產品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(20~35)%(推薦選用20%)。對于在試驗中發(fā)熱的產品推薦選用不大于10%。
b) 被試產品的迎風斷面積與該斷面上試驗箱工作室總面積之比不大于(35~50)%(推薦選用35%)。
c) 被試產品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100~150mm,(推薦選用150mm)。
上述三點規(guī)定實際上是相互依存和統(tǒng)一的。以1立方米正方體箱子為例,面積比為1:(0.35~0.5)相當于體積之比為1:(0.207~0.354)。距箱壁100~150mm相當于體積之比為1:(0.343~0.512)。
總括上述三點規(guī)定,氣候環(huán)境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產品外廓體積的3~5倍。作出這種規(guī)定的理由有以下幾點:
1〕 被試驗件置入箱體后擠占了流暢的通道,通道變窄將導致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現(xiàn)不符,因為在有關標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規(guī)定試驗箱內試驗樣件周圍的空氣流速不應超過1.7m/s,以防止試驗樣件和周圍氣氛產生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均風速為0.6~0.8m/s,不超過1m/s,滿足a)、b)兩點要求所規(guī)定的空間及面積比時,流場的風速可能增大(50~100)%,平均Z高風速為(1~1.7)m/s。滿足標準規(guī)定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風斷面積,則實際試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規(guī)定的Z高風速,其試驗結果的有效性將受到懷疑。
2〕 氣候箱工作腔內環(huán)境參數(shù)〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果,一旦置入被試驗件后,對試驗箱工作腔內環(huán)境參數(shù)的均勻性將產生影響,試驗件占有的空間越大,這種影響也就越嚴重。實測試驗數(shù)據(jù)表明,流場中迎風面與背風面的溫差可達到3~8℃,嚴重時可大到10℃以上。因此,必須盡量滿足a〕、b〕兩項要求,以保證被試產品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。
3〕 根據(jù)熱傳導的原理,箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差2~3℃,在高低溫的上下*,還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差2~3℃(視箱壁的結構和材料而定)試驗溫度與外界大氣環(huán)境相差越大,上述溫差也越大,因此,距箱壁(100~150mm)距離內的空間是不可利用空間。
2、溫度范圍的選擇
目前,國外溫度試驗箱的范圍大體上為-73~+177℃,或-70~+180℃。國內多數(shù)廠家一般為-80~+130℃,-60~+130℃,-40~+130℃,也有高溫到150℃。這些溫度范圍通??梢詽M足國內絕大多數(shù)民用產品溫度試驗的需要,除非確有特殊需要,如安裝位置靠近發(fā)動機等熱源的產品外,不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高,箱體內外的溫差越大,箱體內部流場的均勻性也越差??衫玫墓ぷ魇殷w積也就越小。另一方面,上限溫度值越高,對箱壁夾層中保溫材料(如玻璃棉等 )的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高,使箱體的制作成本增加。
3、濕度范圍的選擇
國內外環(huán)境試驗箱給出的濕度指標大都是20~98%RH或30~98%RH,如果濕熱試驗箱沒有除濕系統(tǒng),則濕度范圍為60~98%,這一類試驗箱只能做高濕試驗,但它的價格低得多。值得注意的是在濕度指標后面應該注明相應的溫度范圍,或給出Z低露點溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關的,對于同樣的含濕量,溫度越高,相對濕度就越小,如含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽),當溫度為29℃時,相對濕度為20%RH,溫度為6℃時,相對濕度為90%RH,當溫度降至4℃以下,相對濕度超過100%,在箱體內會出現(xiàn)結露現(xiàn)象。
實現(xiàn)高溫、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠,進行加濕。低溫低濕則相對難于控制,因為此時的含濕量很低,有時比大氣中的含濕量低很多,需要對箱體內流動的空氣除濕,使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數(shù)的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理,是在箱體的空氣預調室內加一組制冷光管。當濕空氣經(jīng)過冷管時,其相對濕度會達到100%RH,因空氣飽和在光管上結露,使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達到零度以下的露點溫度,但是當冷點表面溫度到達0℃時,光管表面結露的水滴會結冰,從而影響光管表面的熱交換,使除濕能力下降。又因為箱體不可能密封,大氣中的濕空氣會滲入到箱體內,使露點溫度回升。另一方面,在光管間流動的濕空氣只是在和光管(冷點)接觸的瞬間達到飽和狀態(tài)而析出水蒸汽,因此這種除濕方法很難使箱體內的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的Z低露點溫度為5~7℃。露點溫度5℃相當于含濕量為0.0055g/Kg,對應相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20%RH,此時的露點溫度為-3℃,采用致冷方式除濕是很困難的,必須選用空氣干燥系統(tǒng)才能實現(xiàn)。
4、控制方式的選擇
溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情況。
普通的高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱,其控制方式為:設定一個目標溫度,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度點的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似,設定一個目標溫度、濕度點,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力。高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序,試驗箱有能力根據(jù)預置的曲線完成試驗過程,并且可以在Z大升溫、降溫速率能力的范圍內,控制升溫、降溫的速率,即可以根據(jù)設定的曲線的斜率控制升溫、降溫速率。同樣,高低溫交變濕熱試驗箱也具有預置溫度、濕度曲線,并且根據(jù)預置進行控制的能力。當然,交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能,但交變試驗箱的制造成本較高,因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置、程序控制儀,還須解決試驗箱在工作室內溫度較高的情況下開啟制冷機等問題,因此,交變試驗箱的價格比恒定試驗箱的價格一般要高20%以上。因此,我們應當實事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點,選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。
5、變溫速率的選擇
普通的高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標,從環(huán)境溫度降溫到標稱的Z低溫度的時間一般為90~120min。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫速度的要求,其變溫速率一般要求1℃/min,在此速率的范圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的變溫速率較快,升溫、降溫速率可以達到3℃/min~15℃/min,在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上。
各種規(guī)格、速度的快速溫度變化試驗箱的溫度范圍一般都是相同的,即-60~+130℃,但考核降溫速度的變溫范圍卻不盡相同,根據(jù)試驗不同的試驗要求,快速溫度變化試驗箱變溫范圍有的是-55~+80℃,而有的是-40~+80℃。
關于快速溫度變化試驗箱的變溫速率有兩種提法,一種是全程平均升降溫速度,一種是線形升降溫速度(實際上是每5 min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內,Z高溫度與Z低溫度之差值與時間之比。目前國外各環(huán)境試驗設備生產廠家提供的變溫速率的技術參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5 min時間段內,能夠保證的變溫速率。而實際上對于快速溫度變化試驗箱來說,保證線形升降溫速度的難度Z大、Z關鍵的一段是,在降溫段Z后的一個5 min的時間段內,試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講,線形升降溫速度(每5 min平均速度)更科學。因此試驗設備具有全程平均升降溫速度和線形升降溫速度(每5 min平均速度)這兩個參數(shù)。一般來說,線形升降溫速度(每5 min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2。
6、風速
有關標準規(guī)定,進行環(huán)境試驗時溫濕箱內的風速應小于1.7m/s,對于試驗本身來說,風速越小越好,風速過大會加速試驗件表面與箱體內流動氣流的熱交換,于試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室內的均勻性,試驗箱內具有循環(huán)風是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕度、振動等多因素綜合環(huán)境試驗箱,為追求變溫速率,必須加快箱體內循環(huán)氣流的流速,風速通常在2~3m/s。因此,對于不同的使用目的,風速的限制是不一樣的。
7、溫度波動度
溫度波動是一個比較容易實現(xiàn)的參數(shù),所有環(huán)境試驗設備廠家生產的多數(shù)的試驗箱實際的溫度波動都可以控制在±0.3℃的范圍以內。
8、溫度場均勻度
為了更正確地模擬產品在自然界所遭受的實際環(huán)境狀況,在環(huán)境試驗中必須保證被試產品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下,為此,必須對試驗箱內的溫度梯度和溫度的波動度加以限制。在國標GJB150.1-86設備環(huán)境試驗方法總則中明確規(guī)定“試驗樣品附近測量系統(tǒng)的溫度應在試驗溫度的±2℃以內,其溫度工不超過1℃/m或總的Z大值為2.2℃(試驗樣品不工作)”。
9、濕度的精度控制
環(huán)境試驗箱中測量濕度多數(shù)是采用干濕球法,環(huán)境試驗設備的制造標準GB10586要求,相對濕度偏差應在±23%RH。為滿足濕度控制精度的要求,濕度試驗箱的溫度控制精度較高,溫度波動一般小于±0.2℃。否則很難達到濕度控制精度的要求。
10、冷卻方式選擇
試驗箱如果帶有制冷系統(tǒng),制冷系統(tǒng)需要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷兩種形式。風冷 水冷
使用條件 設備安裝簡便,只需要接通電源即可使用。 環(huán)境溫度應低于28℃,如果環(huán)境溫度高于28℃對制冷效果有一定的影響(配備空調) 需配置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
換熱效果 較差(相對于水冷方式) 穩(wěn)定、良好
對使用環(huán)境的影響 會導致試驗箱周圍的空氣溫度上升。 不影響試驗箱周圍的溫度。
噪聲 較大(相對于水冷方式) 較小
結論 選擇何種冷卻方式,應結合試驗室的實際情況而定。 在條件允許的情況下,優(yōu)先考慮選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的制冷系統(tǒng)很小,也可以優(yōu)先考慮選擇水冷方式。
風冷
水冷
使用條件
設備安裝簡便,只需要接通電源即可使用。 環(huán)境溫度應低于28℃,如果環(huán)境溫度高于28℃對制冷效果有一定的影響(配備空調)
需配置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
換熱效果
較差(相對于水冷方式)
穩(wěn)定、良好
對使用環(huán)境的影響
會導致試驗箱周圍的空氣溫度上升。
不影響試驗箱周圍的溫度。
噪聲
較大(相對于水冷方式)
較小
結論
選擇何種冷卻方式,應結合試驗室的實際情況而定。 在條件允許的情況下,優(yōu)先考慮選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的制冷系統(tǒng)很小,也可以優(yōu)先考慮選擇水冷方式。
四、 溫濕度試驗設備狀況分析
1〕 溫濕度環(huán)境試驗設備的生產是持續(xù)了幾十年的機械制造行業(yè),其基本技術(如制冷,加熱)已經(jīng)成熟。便是隨著工業(yè)技術的進步和發(fā)展,很多新的應用技術不斷引入到環(huán)境試驗設備中,如計算機技術,模糊控制理論,多箱同步運行等,因此,很難給制造廠家下一個孰優(yōu)孰劣的武斷性結論。各個生產廠家積幾十年的制造經(jīng)驗所生產的設備都是可以使用的,其工作原理、所應用的技術,甚至結構、材料等都有很多相似之處。但是由于環(huán)境試驗設備 “多非標、多品種、小批量”的生產方式的制約,產品的可靠性始終是困繞國內、國外制造商的一個問題。關鍵在于生產廠家必須管理精細,工藝完備、檢測手段齊全、對質量認真負責(如通過ISO9000論證)。同時,環(huán)境試驗設備是一種耐用品,一些問題和設計缺陷需要多年使用才能暴露出來,通過統(tǒng)計分析才能發(fā)現(xiàn)問題所在。一個成熟的、高可靠性的產品往往需要多年改進、完善。因此,環(huán)境試驗設備生產廠家具有一定生產規(guī)模和生產歷史,是產品具有較高可靠性的必要條件之一。
2〕生產過程的質量控制。國內生產過程的質量控制有很大提高。生產過程的質量控制與生產廠家的管理水平、生產習慣有關,通過ISO9000的論證是生產過程質量控制走上規(guī)范化的一個標志。
國內外生產溫濕度環(huán)境試驗設備的廠家在生產氣候環(huán)境試驗方面都積累了豐富的經(jīng)驗。提供的都是可供使用的,在質量上都可信賴。至于究竟應該選用哪一家,哪一種型號的產品更符合要求,除了本文前面所述的一些原則和具體的技術指標要求外,還有一些值得重視和考慮的因素。
a〕性能/價格比。
在對環(huán)境試驗設備的技術參數(shù)、可靠性充分考證的基礎上,性價比是應當考慮的重要因素。環(huán)境試驗設備的進口無一例外都是通過代理商在國內進行銷售的,價格的因素不僅取決于生產廠家的成本和利潤,還包含著很多中間環(huán)節(jié)費用及銷售提成。在相同的制造成本下,降低中間費用是降低訂貨價格的重要因素,同一國家相關技術指標的產品,制造成本大體相當,不同國家(指西方發(fā)達國家)生產的產品即使有差別也不會太大。
b〕滿足用戶需要的程度和能力。
用戶訂購一臺溫濕度環(huán)境試驗箱,其要求依產品試驗的需要而不同,如有的三綜合試驗箱常常用于產品部件或組件和環(huán)境應力篩選試驗,此時設備的強制除濕能力以及附加空氣干燥系統(tǒng)的可能性是用戶應該重點關心的項目,如果有的用戶想利用三綜合試驗箱作環(huán)境試驗(如濕熱試驗),則風速可調整性就是必須考慮的因素。
上海覽浩儀器設備有限公司
溫濕度箱的選擇
1、容積的選擇
將被試產品(元器件、組件、部件或整機)置入氣候環(huán)境箱進行試驗時,為了保證被試產品周圍氣氛能滿足試驗規(guī)范所規(guī)定的環(huán)境試驗條件,氣候箱工作尺寸與被試產品外廓尺寸之間應遵循以下幾點規(guī)定:
a) 被試產品的體積(W×D×H)不得超過試驗箱有效工作空間的(20~35)%(推薦選用20%)。對于在試驗中發(fā)熱的產品推薦選用不大于10%。
b) 被試產品的迎風斷面積與該斷面上試驗箱工作室總面積之比不大于(35~50)%(推薦選用35%)。
c) 被試產品外廓表面距試驗箱壁的距離至少保持100~150mm,(推薦選用150mm)。
上述三點規(guī)定實際上是相互依存和統(tǒng)一的。以1立方米正方體箱子為例,面積比為1:(0.35~0.5)相當于體積之比為1:(0.207~0.354)。距箱壁100~150mm相當于體積之比為1:(0.343~0.512)。
總括上述三點規(guī)定,氣候環(huán)境試驗箱的工作腔容積至少應是被試產品外廓體積的3~5倍。作出這種規(guī)定的理由有以下幾點:
1〕 被試驗件置入箱體后擠占了流暢的通道,通道變窄將導致氣流流速的增加。加速氣流與被試驗件之間的熱交換。這與環(huán)境條件的再現(xiàn)不符,因為在有關標準中對涉及溫度環(huán)境試驗都規(guī)定試驗箱內試驗樣件周圍的空氣流速不應超過1.7m/s,以防止試驗樣件和周圍氣氛產生不符合實際的熱傳導。在空載時試驗箱內平均風速為0.6~0.8m/s,不超過1m/s,滿足a)、b)兩點要求所規(guī)定的空間及面積比時,流場的風速可能增大(50~100)%,平均Z高風速為(1~1.7)m/s。滿足標準規(guī)定的要求。如果在試驗中不加限制地加大試驗件的體積或迎風斷面積,則實際試驗時氣流風速將增大到超出試驗標準所規(guī)定的Z高風速,其試驗結果的有效性將受到懷疑。
2〕 氣候箱工作腔內環(huán)境參數(shù)〔如溫度、濕度、鹽霧沉降率等〕的精度指標都是在空載狀態(tài)下檢測的結果,一旦置入被試驗件后,對試驗箱工作腔內環(huán)境參數(shù)的均勻性將產生影響,試驗件占有的空間越大,這種影響也就越嚴重。實測試驗數(shù)據(jù)表明,流場中迎風面與背風面的溫差可達到3~8℃,嚴重時可大到10℃以上。因此,必須盡量滿足a〕、b〕兩項要求,以保證被試產品周圍環(huán)境參數(shù)的均勻性。
3〕 根據(jù)熱傳導的原理,箱壁附近氣流的溫度通常與流場中心溫度相差2~3℃,在高低溫的上下*,還可能達到5℃。箱壁的溫度與箱壁附近流場的溫度又相差2~3℃(視箱壁的結構和材料而定)試驗溫度與外界大氣環(huán)境相差越大,上述溫差也越大,因此,距箱壁(100~150mm)距離內的空間是不可利用空間。
2、溫度范圍的選擇
目前,國外溫度試驗箱的范圍大體上為-73~+177℃,或-70~+180℃。國內多數(shù)廠家一般為-80~+130℃,-60~+130℃,-40~+130℃,也有高溫到150℃。這些溫度范圍通??梢詽M足國內絕大多數(shù)民用產品溫度試驗的需要,除非確有特殊需要,如安裝位置靠近發(fā)動機等熱源的產品外,不可盲目提高溫度上限。因為上限溫度越高,箱體內外的溫差越大,箱體內部流場的均勻性也越差??衫玫墓ぷ魇殷w積也就越小。另一方面,上限溫度值越高,對箱壁夾層中保溫材料(如玻璃棉等 )的耐熱性要求越高。箱體密封性的要求也越高,使箱體的制作成本增加。
3、濕度范圍的選擇
國內外環(huán)境試驗箱給出的濕度指標大都是20~98%RH或30~98%RH,如果濕熱試驗箱沒有除濕系統(tǒng),則濕度范圍為60~98%,這一類試驗箱只能做高濕試驗,但它的價格低得多。值得注意的是在濕度指標后面應該注明相應的溫度范圍,或給出Z低露點溫度。因為相對濕度是與溫度直接相關的,對于同樣的含濕量,溫度越高,相對濕度就越小,如含濕量為5g/Kg(指1公斤干空氣中含有5克的水蒸汽),當溫度為29℃時,相對濕度為20%RH,溫度為6℃時,相對濕度為90%RH,當溫度降至4℃以下,相對濕度超過100%,在箱體內會出現(xiàn)結露現(xiàn)象。
實現(xiàn)高溫、高濕只需要往箱體空氣中噴水蒸汽或霧化的水珠,進行加濕。低溫低濕則相對難于控制,因為此時的含濕量很低,有時比大氣中的含濕量低很多,需要對箱體內流動的空氣除濕,使空氣變得干燥。目前國內外絕大多數(shù)的溫濕度箱都采用制冷除濕的原理,是在箱體的空氣預調室內加一組制冷光管。當濕空氣經(jīng)過冷管時,其相對濕度會達到100%RH,因空氣飽和在光管上結露,使空氣變得更干燥。這種除濕方式理論上可達到零度以下的露點溫度,但是當冷點表面溫度到達0℃時,光管表面結露的水滴會結冰,從而影響光管表面的熱交換,使除濕能力下降。又因為箱體不可能密封,大氣中的濕空氣會滲入到箱體內,使露點溫度回升。另一方面,在光管間流動的濕空氣只是在和光管(冷點)接觸的瞬間達到飽和狀態(tài)而析出水蒸汽,因此這種除濕方法很難使箱體內的露點溫度在到0℃以下。實際所達到的Z低露點溫度為5~7℃。露點溫度5℃相當于含濕量為0.0055g/Kg,對應相對濕度20%RH的溫度為30℃。如果要求溫度20℃進相對濕度達到20%RH,此時的露點溫度為-3℃,采用致冷方式除濕是很困難的,必須選用空氣干燥系統(tǒng)才能實現(xiàn)。
4、控制方式的選擇
溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情況。
普通的高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱,其控制方式為:設定一個目標溫度,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度點的能力。恒定溫濕度試驗箱的控制控制方式也類似,設定一個目標溫度、濕度點,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度、濕度點的能力。高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環(huán)的程序,試驗箱有能力根據(jù)預置的曲線完成試驗過程,并且可以在Z大升溫、降溫速率能力的范圍內,控制升溫、降溫的速率,即可以根據(jù)設定的曲線的斜率控制升溫、降溫速率。同樣,高低溫交變濕熱試驗箱也具有預置溫度、濕度曲線,并且根據(jù)預置進行控制的能力。當然,交變試驗箱都具有恒定試驗箱的功能,但交變試驗箱的制造成本較高,因為交變試驗箱需配置有曲線自動記錄裝置、程序控制儀,還須解決試驗箱在工作室內溫度較高的情況下開啟制冷機等問題,因此,交變試驗箱的價格比恒定試驗箱的價格一般要高20%以上。因此,我們應當實事求是的以試驗方法的需要為出發(fā)點,選用恒定試驗箱或者是交變試驗箱。
5、變溫速率的選擇
普通的高低溫試驗箱沒有降溫速度的指標,從環(huán)境溫度降溫到標稱的Z低溫度的時間一般為90~120min。高低溫交變試驗箱、高低溫交變濕熱試驗箱都有變溫速度的要求,其變溫速率一般要求1℃/min,在此速率的范圍內速度可調。而快速溫度變化試驗箱的變溫速率較快,升溫、降溫速率可以達到3℃/min~15℃/min,在某些溫度段升溫、降溫速率甚至可以達到30℃/min以上。
各種規(guī)格、速度的快速溫度變化試驗箱的溫度范圍一般都是相同的,即-60~+130℃,但考核降溫速度的變溫范圍卻不盡相同,根據(jù)試驗不同的試驗要求,快速溫度變化試驗箱變溫范圍有的是-55~+80℃,而有的是-40~+80℃。
關于快速溫度變化試驗箱的變溫速率有兩種提法,一種是全程平均升降溫速度,一種是線形升降溫速度(實際上是每5 min平均速度)。全程平均速度是指在試驗箱的變溫范圍內,Z高溫度與Z低溫度之差值與時間之比。目前國外各環(huán)境試驗設備生產廠家提供的變溫速率的技術參數(shù)都是指的全程平均速率。線形升降溫速度指在任意的每5 min時間段內,能夠保證的變溫速率。而實際上對于快速溫度變化試驗箱來說,保證線形升降溫速度的難度Z大、Z關鍵的一段是,在降溫段Z后的一個5 min的時間段內,試驗箱可以達到的降溫速率。從某種角度講,線形升降溫速度(每5 min平均速度)更科學。因此試驗設備具有全程平均升降溫速度和線形升降溫速度(每5 min平均速度)這兩個參數(shù)。一般來說,線形升降溫速度(每5 min平均速度)是全程平均升降溫速度的1/2。
6、風速
有關標準規(guī)定,進行環(huán)境試驗時溫濕箱內的風速應小于1.7m/s,對于試驗本身來說,風速越小越好,風速過大會加速試驗件表面與箱體內流動氣流的熱交換,于試驗的真實性不利。但為了保證試驗箱工作室內的均勻性,試驗箱內具有循環(huán)風是必需的。但是快速溫度變化試驗箱以及溫度、濕度、振動等多因素綜合環(huán)境試驗箱,為追求變溫速率,必須加快箱體內循環(huán)氣流的流速,風速通常在2~3m/s。因此,對于不同的使用目的,風速的限制是不一樣的。
7、溫度波動度
溫度波動是一個比較容易實現(xiàn)的參數(shù),所有環(huán)境試驗設備廠家生產的多數(shù)的試驗箱實際的溫度波動都可以控制在±0.3℃的范圍以內。
8、溫度場均勻度
為了更正確地模擬產品在自然界所遭受的實際環(huán)境狀況,在環(huán)境試驗中必須保證被試產品的周邊處在同一溫度環(huán)境條件下,為此,必須對試驗箱內的溫度梯度和溫度的波動度加以限制。在國標GJB150.1-86設備環(huán)境試驗方法總則中明確規(guī)定“試驗樣品附近測量系統(tǒng)的溫度應在試驗溫度的±2℃以內,其溫度工不超過1℃/m或總的Z大值為2.2℃(試驗樣品不工作)”。
9、濕度的精度控制
環(huán)境試驗箱中測量濕度多數(shù)是采用干濕球法,環(huán)境試驗設備的制造標準GB10586要求,相對濕度偏差應在±23%RH。為滿足濕度控制精度的要求,濕度試驗箱的溫度控制精度較高,溫度波動一般小于±0.2℃。否則很難達到濕度控制精度的要求。
10、冷卻方式選擇
試驗箱如果帶有制冷系統(tǒng),制冷系統(tǒng)需要進行冷卻。試驗箱有風冷、水冷兩種形式。風冷 水冷
使用條件 設備安裝簡便,只需要接通電源即可使用。 環(huán)境溫度應低于28℃,如果環(huán)境溫度高于28℃對制冷效果有一定的影響(配備空調) 需配置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
換熱效果 較差(相對于水冷方式) 穩(wěn)定、良好
對使用環(huán)境的影響 會導致試驗箱周圍的空氣溫度上升。 不影響試驗箱周圍的溫度。
噪聲 較大(相對于水冷方式) 較小
結論 選擇何種冷卻方式,應結合試驗室的實際情況而定。 在條件允許的情況下,優(yōu)先考慮選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的制冷系統(tǒng)很小,也可以優(yōu)先考慮選擇水冷方式。
風冷
水冷
使用條件
設備安裝簡便,只需要接通電源即可使用。 環(huán)境溫度應低于28℃,如果環(huán)境溫度高于28℃對制冷效果有一定的影響(配備空調)
需配置循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。
換熱效果
較差(相對于水冷方式)
穩(wěn)定、良好
對使用環(huán)境的影響
會導致試驗箱周圍的空氣溫度上升。
不影響試驗箱周圍的溫度。
噪聲
較大(相對于水冷方式)
較小
結論
選擇何種冷卻方式,應結合試驗室的實際情況而定。 在條件允許的情況下,優(yōu)先考慮選擇水冷方式。 但如果選用的試驗箱的制冷系統(tǒng)很小,也可以優(yōu)先考慮選擇水冷方式。
四、 溫濕度試驗設備狀況分析
1〕 溫濕度環(huán)境試驗設備的生產是持續(xù)了幾十年的機械制造行業(yè),其基本技術(如制冷,加熱)已經(jīng)成熟。便是隨著工業(yè)技術的進步和發(fā)展,很多新的應用技術不斷引入到環(huán)境試驗設備中,如計算機技術,模糊控制理論,多箱同步運行等,因此,很難給制造廠家下一個孰優(yōu)孰劣的武斷性結論。各個生產廠家積幾十年的制造經(jīng)驗所生產的設備都是可以使用的,其工作原理、所應用的技術,甚至結構、材料等都有很多相似之處。但是由于環(huán)境試驗設備 “多非標、多品種、小批量”的生產方式的制約,產品的可靠性始終是困繞國內、國外制造商的一個問題。關鍵在于生產廠家必須管理精細,工藝完備、檢測手段齊全、對質量認真負責(如通過ISO9000論證)。同時,環(huán)境試驗設備是一種耐用品,一些問題和設計缺陷需要多年使用才能暴露出來,通過統(tǒng)計分析才能發(fā)現(xiàn)問題所在。一個成熟的、高可靠性的產品往往需要多年改進、完善。因此,環(huán)境試驗設備生產廠家具有一定生產規(guī)模和生產歷史,是產品具有較高可靠性的必要條件之一。
2〕生產過程的質量控制。國內生產過程的質量控制有很大提高。生產過程的質量控制與生產廠家的管理水平、生產習慣有關,通過ISO9000的論證是生產過程質量控制走上規(guī)范化的一個標志。
國內外生產溫濕度環(huán)境試驗設備的廠家在生產氣候環(huán)境試驗方面都積累了豐富的經(jīng)驗。提供的都是可供使用的,在質量上都可信賴。至于究竟應該選用哪一家,哪一種型號的產品更符合要求,除了本文前面所述的一些原則和具體的技術指標要求外,還有一些值得重視和考慮的因素。
a〕性能/價格比。
在對環(huán)境試驗設備的技術參數(shù)、可靠性充分考證的基礎上,性價比是應當考慮的重要因素。環(huán)境試驗設備的進口無一例外都是通過代理商在國內進行銷售的,價格的因素不僅取決于生產廠家的成本和利潤,還包含著很多中間環(huán)節(jié)費用及銷售提成。在相同的制造成本下,降低中間費用是降低訂貨價格的重要因素,同一國家相關技術指標的產品,制造成本大體相當,不同國家(指西方發(fā)達國家)生產的產品即使有差別也不會太大。
b〕滿足用戶需要的程度和能力。
用戶訂購一臺溫濕度環(huán)境試驗箱,其要求依產品試驗的需要而不同,如有的三綜合試驗箱常常用于產品部件或組件和環(huán)境應力篩選試驗,此時設備的強制除濕能力以及附加空氣干燥系統(tǒng)的可能性是用戶應該重點關心的項目,如果有的用戶想利用三綜合試驗箱作環(huán)境試驗(如濕熱試驗),則風速可調整性就是必須考慮的因素。
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